بیش از یک میلیارد سال قبل چندین بار سطح زمین نسبت به محور چرخشی آن قبل از برگشتن به مکان اولیه انحراف پیدا کرده است. در حال حاضر یک تیم ژئوفیزیک از ایالات متحده و کانادا بیان می‌کنند که توانسته‌اند نظریه‌ای را توسعه دهند که پدیده‌ی عجیب انحراف قطبی واقعی نوسانی را توضیح می‌دهد. درک مکانیک حاکم بر انحراف قطبی بسیار مهم است چرا که یک تغییر می‌تواند باعث کج شدن زمین به میزان بیش از 50 درجه در طی 10 الی 100 میلیون سال شود و این امر باعث تغییرات ژرف زمین شناسی و زیست محیطی جهانی می‌شود.

زمین سرگردان؟ 

انحراف قطبی واقعی (TPW) با استفاده از حرکت نسبی بین جبه (و بنابراین سطح زمین) و محور چرخشی زمین یا محور اسپینی آن توضیخ داده می‌شود. محققان بر این باورند که بیش از یک میلیارد سال گذشته سطح زمین 6 بار کج شده و سپس دوباره به مکان اولیه در امتداد همان محور برگشته است که به آن انحراف قطبی واقعی نوسانی گویند. دانشمندان با استفاده از مطالعه خاصیت مغناطیسی در سنگ‌ها، پالئومگنتیزم، به بررسی این موضوع پرداخته اند. اگر سنگی در یک میدان مغناطیسی خنک شود، ویژگی‌های مغناطیسی میدان را در خود ثبت می‌کند و این می‌تواند میلیون‌ها سال بعد در آزمایشگاه دوباره قابل شناسایی باشد. بنابراین با اندازه‌گیری تغییرات در جهت میدان مغناطیسی زمین که در سنگ‌های باستانی ذخیره شده است، دانشمندان می‌توانند تاثیرات انحراف قطبی نوسانی را ببینند.

تغییرات شدید

جری میترویسا از دانشکده علوم دانشگاه هاروارد می‌گوید: «نظر ناظر روی زمین می‌بیند که قطب تا 50 درجه تغییر می‌کند و سپس به مکان اولیه آن طی ده‌ها میلیون سال برمی‌گردد. اما یک ناظر شناور در فضا به طور واقعی می‌بیند که محور چرخشی زمین نسبتاً عمود می‌ماند در حالی‌که سطح زمین کج شده و سپس به حالت اولیه بر‌می‌گردد.» جای تعجب نیست که این تغییرات نسبتاً شدید و چشمگیر می‌تواند با تغییرات جهانی در تمام سیستم زمین در مقیاس بزرگ مانند چرخه‌ی کربن، آب‌و‌هوا و حتی تکامل ارتباط داشته باشد. میترویسا می‌افزاید: «تغییر 50 درجه می‌تواند بوستون (ماساچوست) را نزدیک قطب شمال قرار دهد و اگر این تغییر در جهت مخالف باشد، بوستون را می‌تواند به نزدیک خط استوا انتقال دهد.»

این به تنهایی خبر جدیدی نیست. دانشمندان از انحراف قطبی و علت آن اطلاع داشتند. آن‌ها بر این باورند که تغییرات اولیه قطب یا کج شدگی زمین به دلیل جریان‌های بزرگ‌مقیاس درون زمین است که همرفت جبه نامیده می‌شود و مربوط به جریان‌های همرفتی حرارتی است که گرما را از مرکز زمین به سطح زمین انتقال می‌دهند. این همان پدیده‌ای است که باعث رانش قاره‌ای و تکتونیک‌های صفحه‌ای می‌شود. بنابراین همرفتی جبه تعادل چرخشی زمین را مختل می‌کند و در نتیجه باعث تغییر در جهت‌گیری نسبی سطح جامد زمین و  محور چرخشی آن می‌شود.

و دوباره وجود دارد

آنچه که پژوهشگران فراموش کرده بودند، نظریه‌ای است که به طور واضح توضیح می‌دهد چگونه و چرا قطب‌ها به مکان اولیه خود بر‌می‌گردند. در کار جدید جسیکا کلورینگ، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده علوم زمین و سیارات از دانشگاه هاروارد، به همراه میترویسا و همکارانش توضیح جدیدی می‌دهند. این محققان با استفاده از شبیه‌سازی کامپیوتری و مدل‌سازی می‌گویند ترکیب دو مکانیزم، بازگشت قطب را به مکان اولیه به ارمغان می‌آورد.

مکانیزم اول مربوط به برآمدگی استوایی زمین می‌شود. زمین یک کره‌ی کامل نیست بلکه یک کره‌ی پخت است که در قطب‌ها پهن شده و در استوا برآمده می‌شود. بنابراین مقدار شعاع زمین از مرکز تا استوا در مقایسه با مرکز تا قطب‌ها متفاوت است. این شعاع در حدود 20 کیلومتر  در خط استوا بزرگتر است. میترویسا می‌گوید: «اما برآمدگی زمین مقداری بزرگتر از آنچه که باید می‌باشد. این برآمدگی اضافی برای ثبات چرخش زمین است.» او این وضعیت را تشبیه می‌کند به وزن سنگینی که در عمق یک کیسه بوکس پلاستیکی وجود دارد که به منظور برگرداندن کیسه به حالت عمودی آن هنگام مشت زدن بکار می‌رود. به طور مشابه اگر زمین با خط استوای برآمده‌ی آن کج شود، دوباره خود به خود به حالت اول بر‌می‌گردد. بنابراین این کمربند جرم اضافی زمین اثر پایدار‌کنندگی دارد و باعث می‌شود یک مکانیزم خود‌به‌خود، جهت چرخش صحیح زمین به وجود ‌آورد.

مکانیزم دوم مربوط به قدرت صفحات تکتونیکی می‌باشد. اگر سطح زمین نسبت به محور چرخشی آن کج شود، صفحات تکتونیکی مانند نوارهای الاستیک، همه به یک اندازه‌ی کوچک تغییر شکل می‌دهند. مشابه با نوارهای الاستیک کشیده شده، این صفحات نیز تمایل دارند به اندازه اولیه برگردند. این تنش‌های الاستیک پایدار کننده در بازگشت نوسانی قطب‌ها نقش دارند. سرنخی که در این مورد ممکن است وجود داشته باشد، مربوط به وقایع نوسان قطبی گذشته می‌باشد که به نظر می‌رسد زمانی اتفاق افتاده که قاره‌های زمین هنوز از هم جدا نشده و یک ابر‌قاره را تشکیل داده بودند. این فرآیندی است که بارها در طی تاریخ زمین تکرار شده است. آخرین ابر‌قاره پانگی نام دارد که 200 میلیون سال قبل تشکیل شده بود.

کارایی اثرات ترکیبی

میترویسا می‌گوید تنها ترکیب این دو اثر است که باعث بازگشت قطب‌ها به مکان اولیه‌شان می‌شود. او می‌گوید شاید هنوز سایر محققان در این نظریه تردید داشته باشند و تنها مطالعات بیشتر بر مبنای میدان پالئومگنتیک می‌تواند شواهد لازم را به وجود آورد. این تحقیق در مجله Nature به چاپ رسیده است.

منبع: http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/nov/12/how-earths-wandering-poles-return-home